O retea globala de monitorizare a fondului de radiatii gamma

[radhoo]

Oct 8, 2013 uRADMonitor Modelul A e complet
Am terminat o a doua unitate, si astfel primele doua dispozitive uRADMonitor sunt disponibile. Ultima sarcina a fost finalizarea carcasei pentru a face loc conectorului Ethernet si a celui pentru alimentare. Sunt multumit de rezultat, iata dispozitivul finalizat:

Jurnalul constructiei e disponibil aici: http://www.pocketmagic.net/2013/07/global-radiation-monitoring-network/#1301008

Jul 08, 2013 Primul post
Cu cateva luni in urma, v-am facut cunoscut unul din proiectele mele - o statie de monitorizare a radiatiei de fond; detalii asupa proiectului sunt disponibile pe pagina mea personala in engleza: http://www.pocketmagic.net/2012/10/uradmonitor-online-remote-radiation-monitoring-station/ si in romana: http://www.pocketmagic.net/2012/10/statie-de-monitorizare-a-fondului-de-radiatii-gamma-in-timisoara/, inclusiv doua inregistrari video de la TVR3, unde am participat prin amabilitatea lui Andrei Borosovici pentru a discuta pe scurt despre aceasta tehnologie.
Elementul detector e un tub geiger muller.  Aparatul functioneaza din octombrie 2012, si pot spune ca si-a dat testul in ce priveste fiabilitatea. De asemenea am imbunatatit ceea ce am considerat necesar. Datele colectate sunt disponibile la adresele amintite mai sus.
Dar asta nu e nimic nou. Ce e nou , e ca am reusit in sfarsit sa termin un design imbunatatit, pe care sper sa-l pot distribui, pe plan global, pentru a construi o retea de astfel de aparate si a centraliza datele. Aceste informatii vor fi disponibile gratuit oricui, si la orice ora, prin intermediul unei pagini web, unde voi prezenta grafice.
Ca sa pot duce la implinire un proiect de o astfel de dimensiune, m-am hotarat sa folosesc Kickstarter, un site de "crowd project funding"  dar secretul reusitei consta in valoarea proiecutlui dar si expunerea care i se face.
Vedeti si:  http://www.pocketmagic.net/2013/07/first-kickstarter-project-is-closing-in/

De acea planuiesc sa va prezint treptat, detaliile implicate in realizarea aparatului. Pentru inceput sunt curios cum vi se pare idea?

[radhoo]

Acum ca sa continui cu cateva detalii tehnice, initial am dorit sa construiesc un aparat care functioneaza exclusiv ca si monitor, intr-o carcasa de aluminiu, frumos finisata, nu mai lunga de 11cm.
Dar apoi m-am gandit ce util ar fi ca aparatul sa poata fi folosit si mobil, dar asta inseamna adaugarea unui afisaj, care "sparge" integritatea carcasei, si a unor butoane. De aici alte probleme cu intemperiile . Cum vi se pare idea utilizarii unei huse de exterior, in cazul montarii aparatului afara, pentru uz exclusiv in monitorizare? Ar fi mai bine sa realizez doua aparate, unul de interior cu afisaj si unul gandit exclusiv pentru exterior?

Pentru cazul utilizarii mobile, fara o conexiune la internet, m-am gandit sa dotez aparatul cu o memorie externa, un microSD, care sa pastreze datele. La conectarea la internet, aparatul va transmite acest buffer, si il va goli.
Pentru ca vorbim de supraveghere, locatia e importanta, si avem doua variante: localizarea prin IP si localizarea prin GPS. Ce sfaturi imi puteti da pentru montarea GPS-ului, avand in vedere carcasa care e din aluminiu? In cazul utilizarii mobile, datele culese vor putea fi localizate doar daca aparatul dispune de modulul GPS.

Primul prototip l-am terminat ieri, si functioneaza bine. E modulul de baza cu microcontroler , numarator, invertor tub GM, si afisaj. Am gasit cateva greseli, le-am corectat, pana la varianta finala voi realiza probabil vreo alte 6-7 versiuni.

Urmeaza sa adaug restul modulelor. Poze in curand.

[Electron]

Salut, tin sa te felicit pentru realizarile tale si sa te incurajez sa continui, asemenea spirit practic e binevenit, in oceanul acesta de ignoranta si neputinta ...

Spor in continuare si la cat mai multe realizari!

e-

[radhoo]

Multumesc electron! Ma voi stradui sa-l duc la bun sfarsit, pentru ca e cu adevarat o provocare pentru mine.

Un mic update. Domeniul pentru pagina de acces date este acesta: http://www.uradmonitor.com/

Aici utilizatorii vor putea interactiona cu sistemul pentru vizualizare de date. Notificari prin email vor fi de asemenea posibile (poate si SMS), pentru nivele periculoase sau variatii atipice.

[radhoo]

Inca un update, cam asta am pana in acest punct

Softul pe care l-am scris utilizeaza la maxim ecranul grafic 84x48 pixeli. Am definit caractere speciale pentru micro, cpm , semnul radiatiei ionizante sau nivelul bateriei. Ca si afisaj text , am realizat un font care permite un numar de 14x6 charactere. In aceasta versiune, se afiseaza timpul intern, nivelul bateriei (cu 4 stari:incarcare, plina, la jumatate sau consumata). Linia urmatoare prezinta doza acumulata pe perioada inregistrata de aparat (in micro, mili sau Sieverts, in functie de marimea valorii), valoarea bateriei in volti, doza echivalenta (in micro, mili sau Sieverts per ora, tot in functie de marimea valorii - reglaj care se face automat), o descriere in format text a pericolului (LOW, NORMAL, HIGH, DANGER, cu praguri setate la <0.10uSv/h, <0.20uSv/h, <0.30uSv/h respectiv >0.30uSv/h), si in fine, ultima linie care afiseaja voltajul pe tubul geiger (mentionut constant la 400V +-5V), factorul de umplere al semnalului pentru invertor (pe la 34%), si doza masurata in CPM (sau KiloCPM, MegaCPM, tot in functie de valoare).

Pana in acest punct functioneaza foarte bine. Mai multe detalii sunt postate aici: http://www.pocketmagic.net/2013/07/kickstarter-global-radiation-monitoring-network/

Pentru a sustine proiectul va invit sa vizitati pagina: http://www.facebook.com/uRADMonitor
Un like / share ar fi excelent pentru a-l face cunoscut. E un efort mare, avand in vedere ca trebuie sa arate impecabil si sa fie gata de o utilizare... la nivel global. Dar urmaresc sa lansez proiectul pe Kickstarter in aproximativ o luna, unde daca va fi acceptat il vom vedea devenind realitate.

[radhoo]

Pentu cei care nu cunosc toate detaliile acestei tehnologii, le voi spune ca un contor Geiger–Müller, numit pe scurt si contor Geiger, este un tip de detector de particule, care masoara radiatia ionizanta -  alfa, beta, sau gamma . Mecanismul de detectie implica masurarea ionizarilor produse intr-un tub de presiune scazuta, numit tub Geiger–Müller (de unde provide si numele instrumentului). Este probabil, cel mai cunoscut instrument de masurare a radiatiei.

Revenind la uRADMonitor, vreau ca aparatul sa poata fi folosit si ca un dosimetru portabil dar si ca si o statie de monitorizare. Adica el se pune in afara imobilului, se trag doua cabluri: de curent (3V) + conexiune la routerul de internet (cablu UTP), iar datele colectate sunt centralizate pe server. Utilizatorul poate apoi, din fata calculatorului sa verifice nivelul de radiatie (sau ceilalti senzori) de la propriul aparat, dar si de la celelalte aparate din sistem. Convenabil si usor de utilizat.
Dar idea mea a fost sa-i permit utilizatorului sa ia aparatul de pe perete, si cu el in buzunar sa se poata deplasa in zona de interes unde vrea sa faca alte masuratori. Pentru asta, aparatul trebuie sa functioneze si ca si statie , dar si ca si aparat mobil.
Aceasta natura duala duce la cateva probleme cum ar fi: dosimetrul portabil are nevoie de ecran, statia nu, are nevoie de baterii, statia de un cablu de curent, ca sa fie portabil trebuie sa fie mic, ca si statie dimensiunea nu ne prea intereseaza. Si multe alte diferente, nu o sa va plictisesc cu ele aici.
Dar din punct de vedere al dimensiunii, conteaza foarte mult tipul de tub Geiger folosit. Intregul ansamblu trebuie adaptat la dimensiunea tubului geiger. Astfel daca era sa-l fac doar statie fixa, foloseam probabil SBM-19, un tub de 19cm lungime, foarte sensibil. In contextul actual voi folosi probabil SBM-20, care desi nu la fel de sensibil, are doar 11cm lungime.

Mai multe detalii aici: http://www.pocketmagic.net/2013/07/kickstarter-global-radiation-monitoring-network/
Pagina de facebook: http://www.facebook.com/uRADMonitor

[radhoo]

Iata unul din testele blocului de numarare, la un numar de impulsuri usor mai mare decat nivelul de fond, folosind un tub electronic vechi, din tehnologia RADAR, si anume 1B24, care contine o cantitate infima, dar detectabila de Ra-226:

[radhoo]

Au sosit tuburile Geiger care vor fi folosite in primele aparate , precum si cateva alte module necesare. Ma gandesc sa realizez 3 versiuni, diferite ca grade de complexitate si cost. Am sa postez mai multe detalii in curand.

[radhoo]

Am decis sa construiec trei variante de montaj, de la simplu la complex, pentru a putea oferi si variante mai accesibile din punct de vedere a pretului. Fiecare din cele trei vor putea fi conectate la reteaua uRADMonitor pentru a centraliza datele.
- Modelul A:  un detector mic si compact, care contine un tub detector (SBM-20), un senzor de temperatura si o interfata de retea. Incapsulat intr-o cutie de aluminiu, expune doar conectorul de CC de 5V, si un port de retea (Ethernet). Scopul lui e de a fi folosit ca si statie de monitorizare fixa, se monteaza undeva in exterior si ramane acolo, pentru supraveghere continua a nivelului de radiatie.
- Modelul B: cu aceasi dimensiune compacta ca si anteriorul, mai ofera si un LCD si o baterie pentru a putea fi folosit atat ca si statie de monitorizare (cand e conectat la retea prin cablul Ethernet), dar si ca si dosimetru mobil, afisand nivelul campului de radiatie pe LCD. Datele masurate sunt centralizate in reteaua uRADMonitor, numai daca modelul B e conectat la retea (prin cablul Ethernet).
- Modelul C: varianta cea mai complexa, pe langa LCD ca si modelul B, vine cu optiuni suplimentare: un receptor GPS, pentru a mapa nivelul de radiatie la locatie dar si ca si un Tracker GPS de sine statator (pentru drumetii / expeditii), un slot pentru SDCard folosit pentru a inregistra datele cand o conexiune la internet nu e disponibila, si  un modul de conectare wireless la retea, pentru a evita instalarea de cabluri UTP/Ethernet (care nu e la indemana pentru toata lumea). Asadar, doar un singur cablu care furnizeaza 5V e necesar. Modelul C, inregistreaza datele pe SDCard cand nu este prezenta o conexiune la internet, si apoi transmite datele locale automat, cand conexiunea devine disponibila. Conexiunea la retea se face printr-un modul wireless, pe 2.4GHz, care transmite la un receptor local, conectat prin cablu direct la Routerul/Modemul de internet. Astfel statia uRadmonitor se poate monta afara, si trasnmite convenabil datele prin eter la receptorul din interiorul locuintei, conectat la routerul internet printr-un cablu Ethernet scurt. Detaliile de conectare sunt exemplificate in aceasta imagine: http://www.pocketmagic.net/wp-content/uploads/2013/07/wireless_data_link_diagram.jpg

Am finalizat placa PCB pentru Modelul A, iata cateva poze:

[radhoo]

Primul prototip pentru modelul A, de care am vorbit mai sus, e gata!  :101
Placa PCB se potriveste perfect in carcasa si culizeaza frumos pe sinele laterale. Softul e si el aproape de final, dispozitivul deja trimite date la serverul uRADMonitor. Sunt foarte multumit cu dimensiunea acestui aparat, si senzatia data de carcasa rezistenta de aluminiu. Pare o constructie solida, de calitate.

Pentru acest contor, am proiectat un invertor de 400V extrem de mic, in totalitate cu componente SMD, inclusiv miezul de ferita. Nu va mai fi nevoie sa bobinez sute de spire pe oale de ferita, cum faceam la modelele anterioare. Astfel sunt sigur ca voi economisi timp pretios.
Simpla si eleganta, placa mai are suficient spatiu pentru a adauga optiunile suplimentare in modulul B, pentru ca doresc ca utilizez acelasi tip de carcasa. Modelul B va avea in plus si un afisaj LCD.

Poza a doua prezinta invertorul de care am vorbit, imediat la dreapta conectorului Ethernet, pe fundalul luminii rosii.

Mai multe detalii pe blog: http://www.pocketmagic.net/2013/07/kickstarter-global-radiation-monitoring-network/#131004

[radhoo]

Masuratori exacte pentru a determina combinatia optima de parametrii la care sa functioneze invertorul din uRADMonitor var.A . Asta ca sa pot seta in software valorile corespunzatoare - si desigur ca efortul de constructie nu se incheie aici.


Mai mult aici: http://www.pocketmagic.net/2013/07/global-radiation-monitoring-network/#131005

[radhoo]

Am finalizat o a doua unitate, si acum am primele doua aparate uRADMonitor (Model A) complete. Ultimul pas pe azi a fost sa finalizez carcasa, mai exact cele doua gauri pentru mufa de retea si pentru mufa de alimentare. Burghie, pile, si spray cu vopsea... dar pentru ce va urma de acum, sper sa pot muta sarcina la un producator chinez care sa se ocupe de toate aceste detalii, mai repede si mai bine. Asa ca, aceste doua unitati sunt realizate complet manual (pcb+lipire inclusiv SMD, etc). Sunt multumit de rezultat, dimensiunea si greutatea sunt placute, daca voi reusi sa fac si Modelele B+C la aceeasi dimensiune, va fi grozav.
Cum acest ultim pas a fost relativ usor, am avut timp de niste poze in cortul de lumina (alunele+nucile doar pentru a da o idee asupra dimensiunii):






 

Mai departe mai am de verificat calitatea, stabilitatea si comportamentul la diversele surse de radiatie. Poate reusesc sa gasesc un laborator care sa ma ajute cu niste teste de calibrare, ramane de vazut. Toate acestea vor putea necesita inca cateva modificari in software.

Jurnalul constructiei e disponibil si aici (in Engleza):  http://www.pocketmagic.net/2013/07/global-radiation-monitoring-network/#1301008
Exista si o pagina pe Facebook, in caz ca prezinta vreun interes (dar suportul comunitatii e apreciat): http://www.facebook.com/uRADMonitor

[radhoo]

Rulez testele de stabilitate pentru cele doua aparate. M-am gandit sa va prezint si voua datele, pentru ca sunt accesibile deja online. Pozele de mai jos sunt in timp real (ele sunt generate pe serverul uRADMonitor si prezinta ultimele date). E interesant de comparat cum se comporta cele doua aparate unul fata de celalalt, in acest moment sunt pe biroul meu, in interiorul locuintei, deci datele indicate ar trebui sa fie apropiate:

Dispozitivul "#2":

setat pe 376V
Dispozitivul "#3":

setat pe 390V

Mai sunt cativa parametrii monitorizati: temperatura (senzorul e in carcasa, deci temperatura putin mai mare de la caldura circuitelor), voltajul pe tubul geiger (in curand voi muta pe 376V ambele aparate), factorul de umplere la invertor (variabil, pentru a tine tensiunea pe tub constanta).

Acesti parametrii aditionali ii puteti vedea aici, pusi frumos intr-un tabel: http://www.pocketmagic.net/2013/07/global-radiation-monitoring-network/#131010

[radhoo]

Privind numerele inregistrate pana acum, am observat ca desi exista o diferenta neglijabila intre nivelul mediu al celor doua aparate (probabil din cauza unor diferente intre cele doua tuburi SBM-20 folosite), ambele aparate inregistreaza acelasi trend (graficele urca/coboara in acelasi ritm). Asa ca am creat un nou tip de grafic, care reprezinta simultan datele despre radiatie asa cum au fost inregistrate de cele doua detectoare (#2 in rosu, #3 in albastru):

Se pare ca si cele mai mici schimbari in campul de radiatie din locatia mea sunt inregistrate in acelasi mod de cele doua aparate, vesti grozave avand in vedere cat sunt de mici valorile implicate (nivelul radiatiei de fond):


In curand voi rula un mic experiment, pe care o sa-l anunt si o sa va invit sa-l urmariti in timp real. Voi incerca sa plasez o sursa radioactiva la distanta egala de cele doua aparate, pentru a urmari datele culese. Graficele care acum sunt integrate la intervale relativ mari (cel de sus e la 30de minute), le voi modifica pentru integrare la minut pentru a face vizionarea cat mai usoara.

[radhoo]

Pe langa SBM-20U, planuiesc sa folosesc si SI-29BG, un tub Geiger surprinzator de sensibil considerand dimensiunile sale reduse:

Mai multe imagini aici: http://www.pocketmagic.net/2013/07/global-radiation-monitoring-network/#131122